Question

捕碳技術(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經被用作工業捕碳劑，它們與CO2可發生如下可逆反應：

反應Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq)ΔH1

反應Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)ΔH2

反應Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)ΔH3

請回答下列問題：

（2）為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，在某溫度T1下，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體(用氮氣作為稀釋劑)，在t時刻，測得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下，保持其他初始實驗條件不變，重復上述實驗，經過相同時間測得CO2氣體濃度，得到趨勢圖(見圖1)。則：

①ΔH3________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

②在T1～T2及T4～T5兩個溫度區間，容器內CO2氣體濃度呈現如圖1所示的變化趨勢，其原因是____________________________________________________________________________。

③反應Ⅲ在溫度為T1時，溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如圖2所示。當時間到達t1時，將該反應體系溫度迅速上升到T2，并維持該溫度。請在該圖中畫出t1時刻后溶液的pH變化總趨勢曲線。

（3）利用反應Ⅲ捕獲CO2，在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下，提高CO2吸收量的措施有________________________(寫出2個)。

（4）下列物質中也可能作為CO2捕獲劑的是__________。

A．NH4Cl B．Na2CO3

C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2

 

Answer 1

（2）①＜　②T1～T2區間，化學反應未達到平衡，溫度越高，化學反應速率越快，所以CO2被捕獲的量隨溫度升高而提高。T4～T5區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，所以不利于CO2捕獲

③

（3）降低溫度，增加CO2濃度(或分壓)

（4）BD

【解析】結合題給圖像，用蓋斯定律、化學平衡原理作理論指導進行分析、解決相關問題。

（2）①由圖1可知，當溫度為T3時，可逆反應達到平衡狀態，溫度升高，CO2的濃度逐漸增大，說明平衡逆向移動，正反應為放熱反應，則有ΔH3<0。

②在T1～T2區間，此時可逆反應未達到平衡，溫度升高，化學反應速率加快，平衡正向移動，CO2的捕獲量隨溫度的升高而提高 。在T4～T5區間，此時可逆反應已達到平衡狀態，由于該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，CO2的捕獲量隨溫度的升高而降低。

③t1時刻，溫度迅速升高到T2，平衡逆向移動，溶液的pH升高，根據化學平衡移動原理，達到新平衡時，溶液的pH低于開始時的pH。

（3）欲提高CO2的吸收量，應使平衡正向移動，可降低溫度或增加CO2的濃度等。

（4）CO2為酸性氧化物，可用堿性溶液(如Na2CO3溶液)或堿性物質(如HOCH2CH2NH2)等來吸收。